陈洪达（武汉中科水生环境工程有限公司）
摘要：本文主要介绍了水生植物在水生态系统中的地位和作用，以及水生植物群落修复技术和效益，最后就水生植物在上海市水生态修复中的应用前景，进行了分析、讨论。在修复上海市河道水生态系统时，最为重要的是修复水生植物群落和水生动物种群，其中又以修复水生植物群落为重点。
关键词：水生植物、生态修复、水生态系统、上海市河道、水污染治理。
一、水生植物在水生态系统中的地位和作用
水生维管朿植物（以下简称水生植物）和藻类是水生态系统中的重要组成部分，是初级生产者。它们相互争夺水中氮、磷等营养物质，争夺水面和水中光线，争夺水体空间，甚至分泌、释放某些化感物质抑制对方的生长。当水生植物生长茂盛，复盖度很大，生物量很高时，即形成草型水体时，藻类的生长繁殖就受到严重抑制，此时水质清新，透明度高，不会出现蓝藻水华现象，水生生物多样性；但当水生植物被破坏后，藻类就大量生长繁殖，即形成藻型水体时，水质混浊，透明度低，严重时出现蓝藻水华，水质变黑发臭，沉水植物、鱼类和其他水生动物无法生存。现上海市2万多条河道中，属草型河道的极少，绝大多数是藻型河道。
为改善污染河道水质，重要措施之一是控制藻类的发展，即在切断污染源和清淤疏浚的基础上，采取各种措施，如化学的、物理的、生物的、生态的、综合性的技术，使藻类的生长、繁殖受到最大限度的抑制，使氮、磷等营养物质和重金属等有害物得到一定程度的清除、降解，从而使污染水质得到改善。在上述许多技术中，应用水生态技术治理污染水体是比较理想的。
现在我国城市湖泊、河道已经严重富营养化，水生态系统的合理结构已被破坏，系统功能中最主要的水生植物和底栖动物的自净功能也严重喪失。为了修复水生态系统，必须在人为的调控下，首先恢复其已损失的最主要的结构和功能，通过修复水生态系统，恢复水体大自然净化能力，达到持续、稳定、经济、有效治理水环境的目的[1]。
在修复水生态系统时，最为重要的是修复水生植物群落和水生动物种群，其中又以修复水生植物群落为重点。我们在开展上海市曹杨环浜污染治理示范工程中，首先修复的就是水生植物群落。上海市普陀区曹杨环浜，全长m，面积m2。
水生植物在水生态系统中的地位和作用，主要表现在如下几个方面：
1、水生植物能大量吸收水中和土埌中的氮、磷等营养物质。
水生植物不仅用根吸收氮、磷等营养物质，而且也用茎枝和叶面吸收。根据测算，沉水植物的氮、磷含量不低，而挺水植物和浮叶植物的氮、磷含量更高，其蛋白质含量一般占鲜重的1-1.5%，可以通过收割水生植物量计算出被去除的氮、磷量。沉水植物一般亩产鲜重3-4t，而挺水和浮叶植物在5-20t。
2、水生植物能有效地去除汞、铅等有害重金属元素。
据国内外许多研究资料，水生植物尤其是挺水植物中的水葫芦、香蒲、芦苇、水花生、水葱等，其生产量最大，如水葫芦亩产鲜草15t以上，吸收汞、鎘、铅、银等重金属元素的能力较强，效果好，许多国家已利用它们作为湿地治理污染水体。
3、水生植物能有效吸附、沉降浮泥浮藻等悬浮物。
所有沉水植物如马来眼子菜、黑藻、菹草等，通过光合作用，使水中溶解氧快速增加，每亩沉水植物就相当于一台增氧机，水中溶氧的增加，对水质的改善极为有利。
由于水生植物的复盖，阻止了底泥上翻，也由于水生植物枝叶表面积很大，能有效吸附和沉降水中的浮泥、藻类等悬浮物，从而使水的透明度大大提高。治理后的上海市曹杨环浜，水质清徹如镜，透明度见底。
4、水生植物能分泌出对藻类生长有抑制作用的化感物质。
据最新研究，化感作用广泛存在于水生态系统，如金鱼藻、聚草、水盾草、香蒲、眼子菜、石龙尾、菹草、水花生、水浮莲、水葫芦、满红红、浮萍等，均对特定藻类有化感作用，从而抑制了藻类的生长、繁殖[2]。所以水生植物生长茂盛的水体，蓝藻水华之不会出现，水生植物的化感作用也可能是原因之一。曹杨环浜往年都暴发蓝藻水华，今年水生植物恢复后蓝藻水华不再出现，甚至一桥之隔的曹杨公园曲池，向环浜渗透了大量蓝藻水华，也没有对环浜构成威脅。
5、水生植物能为许多鱼类和底栖动物提供铒料、栖息和繁殖场所。
一些鱼类如草鱼、武昌鱼等以水生植物为食，每生产1kg鱼，需消耗水生植物80—kg；许多鱼类产卵需要水草，如鲤鱼、鲫鱼；多数底栖动物的生长与水草密切相关，一些螺类如长角沼螺，离开水草就不能生存；鱼类、螺类等水生动物，在净化水质中有积极作用。
水生植物恢复半年后的曹杨环浜，已有水生植物20多种、鱼类10多种，底栖动物和其他水生动物种类更多，平均每亩植物生物量在kg以上，实现了水生生物的多样性，发挥了生物多样性对水质改善的积极作用。
6、水生植物能与藻类争夺水中光线和水体空间，当水生植物复盖度很大时，藻类无法获得足夠光线，藻类生长就受到抑制，沉水植物能在光线较弱的水底生存，经测定多数沉水植物光补偿点在26-lux。水生植物生物量越大，所占水体空间就越大，从而大大缩小了藻类生存空间。
以上事实充分说明了水生植物在水生态修复中占有极其重要的地位，在治理污染水体中能起到明显的、持久的、稳定的效果。
二、水生植物群落修复技术和效益
水生植物群落修复技术，有有性繁殖和无性繁殖技术，但在城市污染水体中修复水生植物群落，由于其污染水体的特殊性，很少应用直接播种种子的方法，而多数采用无性繁殖技术，以植株移栽为主。
从修复水生植物群落的角度来看，上海市河道水体的特殊性主要表现在：90%以上河道的混浊度很大，河水透明度极低，底泥物质成分复杂，泥面溶氧量太低，多钢筋混凝土护岸而土坡斜坡太少，不少河道水位不能控制，许多河道没有截污清淤，这些都是制约水生植物群落修复的重要原因。
鉴于上述分析，在修复上海市污染河道水生植物群落时，首先要认真考虑的是在截污清淤基础上，降低河水混浊度，提高河水透明度。降低混浊度的方法很多，如化学的、物理的、生物的、生态的，通过上述方法降低河水混浊度后，修复沉水植物的可能性就大得多。
在修复沉水植物群落时，要选择比较耐污的种类，如金鱼藻、菹草、黑藻、红线草等，它们不仅耐污，而且分糵速度快，无性繁殖能力强，能有效净化水质，一次种植多年生长。
在修复湿生、挺水植物群落时，要选择能适应水位变化、植株较高、有观赏价值、耐污能力强、能迅速形成种群、多年生的植物，如香蒲、水葱、菖蒲、藨草等。这些植物多栽种在河道两岸湿地，构成生态护坡景观。在湿地生态学方面，复旦大学陈家宽教授做了许多研究工作，值得参考。
在修复浮叶植物群落时，主要目的是考虑其观赏价值，因此在选择种类时，要重视其花、叶的造型和顔色的美观，如红睡莲、黄睡莲、白睡莲、萍蓬莲、金银莲花、莕菜、荷花等。在水比较深的水体，可采用盆栽、吊养方法。
在一些封闭式河道或盲道，可以考虑栽培某种漂浮植物，如水浮莲、水葫芦、水蕹菜、水花生、水蕨、过江龙等，以去除污水中的氮、磷等营养物和重金属元素。在某些河段上也可以应用植物浮床技术，在浮床上种植湿生植物，如菰、水生美人蕉、水蓼、水芹菜等，但要注意，在上海市河道中种植水葫芦、水花生这二种外来侵入种时，要对它进行严格的控制，不要让它蔓延成灾。以上所有植物的生产量，都必须进行收割，并作利用处理，绝不能让它腐烂在河道中造成二次污染。
运用水生态技术治理污染河道，尤其是利用以水生植物为主体的水生态技术，是一项新的技术，它能有效地、持续地发挥其水生态系统的自净能力，达到改善水质的目的，而且工程投资也比较经济。就目前来看，由于适用的水生植物种苗费用、运输费用、管理费用等杂费较大，又要一次性投资，其投资可能大些，但与其他技术相比，应用本技术所取得的经济效益、生态效益和社会效益特别显著。随着技术的不断成熟，植物种苗来源的扩大，其成本已大大降低。计算一下，在截污清淤工程已经完成的河道，一次性投资按12-15元/m2计算，只要管理得当，最少可连续维持3-5年，甚至更长，就以最低年限三年计算，平均每年费用为4-5元/m2。
以水生植物群落为主的生态系统修复工程，完成时间通常为半年至一年，建设完成后，其经济效益、生态效益和社会效益就明显表现出来。如曹杨环浜的现实是：
水质得到明显改善，DO、BOD5分别为I类，NH3为III类，采用A值评价法，在上海市排名第一，久别了市区的水乡风情重现了；水生生物多样性，水生植物20多种，鱼类等水生动物30种以上；每天有数十人钓鱼、摸螺丝、欣尝美丽的睡莲；为让人们观看“水下森林”，有11条新游艇做生意，每条艇半小时价6--15元，生意兴隆；河道小气候得到改善，水面清风阵阵，夏天傍晚，两岸乘凉的人很多；满足了某些信仰宗教的人群放生乌龟、甲鱼；开始出售多余的优质水生植物苗种，回收部分投资。
三、水生植物在上海市水生态修复中的应用前景
就上海市河道环境的现状来看，除前面已经分析的对水生植物群落修复的不利因素外，在许多方面则对水生植物群落的修复有利，如：
1、很多河道是封闭式的，或是单头盲道，这些河道经过适当改造，可以使水位得到控制，有利于水生生物的培育、管理。
2、水深多数在80-cm，这样的水深，比较适合沉水植物和底栖动物的生长、繁殖；稍加改造，也能种植睡莲、荷花、香蒲等浮叶植物和挺水植物。
3、底泥丰富，氮磷营养物质多，极有利于根生水生植物的生长。
4、水质较肥，往往造成藻类的丰长，对沉水植物构成威脅，但只要水下光照条件比较充足，肥沃水质则有利于水生植物的生长，从而很快形成密集群落，占据水体空间。
5、河道管理机构和规章制度健全，各级领导十分重视，对治理河道有紧廹感，又有治理规划，还有较雄厚的经济实力。
上海市在过去和现在都是有名的水网城市，具浓厚水乡风情，根据1年调查资料，上海市现有中小河道余条，全长20余公里，河网密度为每平方公里m，平均每间隔-m就有一条河道，是全国水面积比重较大、河网密度较密的地区，但河道水质已严重恶化，其中近90%的河道属V类和劣V类，又骯又臭，完全失去了水乡美景，破坏了水生态系统，与上海现代化国际大城市形象极不相称。因此，在加大力度建设现代化上海城市时，必须尽快改变现有河道面貌，在解决河水黑臭后，也不要停留在一片白水上，应该将河道建设成水景、建设成河道生态水景。
从长远来看，自然生态型的河道应该成为上海河道的主流形态，这是上海作为现代化国际大都市、建设生态城市的重要基础[3]。
在建设河道生态水景时，必须重视河道水景的生态效益。河道水景的建造，要以水生植物为主，同时建立以鱼类和螺类为主的水生动物种群，形成结构完整、功能齐全的水生态系统，再现河道自然景观，并通过水生生物净化水质作用使河水得到净化，收到景观和净化双获利的目的。
为美化城市水环境，近十多年来，在许多城市新居民区、别墅、公园，十分重视建设生态水景，生态水景已成为风景区建设的亮点。上海市地处水网地带，水景是市民最喜爱的景点之一，因此在河道生态系统修复中，应该特别注重居民区生态水景的建设。由于居民密集，绿化面积有限，但河道数量多、面积大，建议对现有部分河道进行适当改造，建设成为河道生态水景。我曾在武汉百步亭花园居民区内，建设了一个生态水景，其面积不大，仅m2，收到了很好效果。
在水景设计、建设中，采用了先进的生物操纵调控技术，以充分利用有限的小水面立体空间，发挥水生生物多样性净化水体功能，力求造就一种既具有我国历史传统风格，又有现代园林特色的生物种类多样、水质自然清新、景象丰富野趣、意境恬静宜人的水生态环境。这些景点主要是通过荷花、睡莲、鸢尾、香蒲、芦、获等观赏植物与亭櫊、白石、喷泉、月光、倒影等相配合，构成别具一格的许多小景，如：荷风亭立观水景，云栖竹径恋人行；鸢尾春花蝴蝶舞，荷花睡莲乘彩虹；天光倒影鱼戏月，水下森林更迷你；香蒲白石相映趣，芦荻霜枝思伊人。在这样一种回归自然的景象中，可以感悟到地球村中各种动植物和谐共处、相互依存的自然规律，也能感受到生命之源——水所蕴涵的开敞以容万物、清新以洁心灵、静动自如以达高远的生命哲理。通过水景设计与生物操纵调控技术的运用，使主观的“意”与客观范畴的“境”两者结合，达到一种诗情画意、情景交融的艺术境界。
注：本文系3年在“上海水生态修复调查与研究”讨论会上的发言稿。
参考文献
[1]陈洪达，杭州西湖水生植被恢复的途径与水质净化问题，水生生物学集刊，.8（2）：－。
[2]李锋民、胡洪营，植物化感作用控制天然水体中有害藻类有机理与应用，给水排水，4，30(2)。
[3]汪松年主编，上海湿地利用和保护，46-55，上海科学技术出版社，3年。
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